Resumo: Neste trabalho é apresentado um estudo a respeito da incorporação da prata (Ag) na matriz vítrea Cálcio Boroaluminato (CaBAl), bem como da utilização de tratamento térmico como meio para nucleação e crescimento de nanopartículas de Ag (AgNPs) e suas consequências sobre as propriedades luminescentes desses vidros dopados com íons de Európio. A temperatura de transição vítrea (Tg) do vidro CaBAl (∼610 ◦C) foi utilizada como referência para a escolha das temperaturas de tratamentos para garantir que o processo não acarretasse na perda de qualidade óptica e/ou cristalização dos vidros estudados. Assim, as temperaturas adotadas foram 550, 575 e 600 ◦C. Resultados de absorção óptica evidenciaram a incorporação de íons de Európio na forma trivalente e a nucleação de nanopartículas de Ag para as amostras tratadas termicamente. Por meio de mapas de excitação/emissão verificou-se a existência de centros emissores característicos de transições do Eu3+ (5D0-7Fj , j = 1, 2, 3 e 4) e centros emissores característicos de espécies opticamente ativas da prata (Ag+, Ag0-Ag+ e Ag+-Ag+), os quais apresentam larga banda de emissão cobrindo quase toda região do visível no espectro eletromagnético. Os espectros de emissão sob excitação de 325 nm apresentaram inicialmente um aumento na intensidade de emissão em função do tempo de tratamento térmico, devido ao fato de que o tratamento pode promover a formação de pares Ag0-Ag+ e Ag+-Ag+. Porém, a redução das intensidades de emissão observadas para tratamentos mais longos ou em maiores temperaturas indicam uma competição entre o processo de formação de AgNPs e da formação de pares de Ag. Espectros de emissão sob excitação em 442 nm, ressoante a banda de ressonância de plásmons de superfície (RPS), indicaram que o efeito de ressonância de plásmons proveniente das AgNPs fornece uma nova região de excitação aos agregados de prata. Os espectros apresentaram amplificação da intensidade de emissão que pode estar associado ao efeito de RPS e/ou a processos de transferência direta de energia entre as AgNPs e as espécies opticamente ativas. A partir das coordenadas de cromaticidade (x,y) no diagrama CIE 1931, juntamente com os valores de temperatura de correlação de cor (CCT) e do índice de reprodução de cores (CRI) verificou-se que o vidro CaBAl co-dopado com AgNO3 e Eu2O3 apresentam características promissoras para aplicação em dispositivos emissores de luz branca e que, a escolha da composição, bem como a escolha das condições de tratamentos térmicos, podem funcionar como ferramentas para a sintonia da cor de emissão.
Abstract: This work presents a study about the silver (Ag) incorporation in Calcium Boroaluminate (CaBAl) glasses, as well as the use of thermal treatment as a means of nucleation and growth of Ag nanoparticles (AgNPs) and their consequences on the luminescent properties of europium-doped CaBAl glasses. To ensure that the thermal treatment process does not result in optical quality loss and/or crystallization on the studied glasses, the glass transition temperature (Tg) (∼610 ◦C) was used as reference. Thus, the adopted temperatures were 550, 575 and 600 ◦C. Optical absorption results demonstrated the incorporation of Europium trivalent ions and the nucleation of Ag nanoparticles in the treated samples. By excitation/emission maps, it was possible to verify the existence of characteristic emission centers of Eu3+ transitions (5D0-7Fj , j = 1, 2, 3 e 4) and emission centers of silver optically active species, which have broad emission band covering almost the entire visible region in the electromagnetic spectrum. The emission spectra under excitation at 325 nm initially showed an increase in the emission intensity as function of thermal treatment time, due to the fact that the treatment can promote the formation of Ag0-Ag+ and Ag+-Ag+ pairs. However, the reduction of the emission intensities observed for longer treatment or higher temperatures indicates a competition between the AgNPs formation process and the formation of Ag pairs. Emission spectra under excitation at 442 nm, resonant with the surface plasmon resonance (SPR) band, indicated that the plasmon resonance effect, from AgNPS, provides a new excitation region for the silver pairs. An amplification of the emission intensity was observed and can be associated with the SPR effect and/or the energy transfer processes between AgNPs and optically active species.By the chromaticity coordinates (x, y) in the CIE 1931 diagram, the color correlation temperature (CCT) and color rendering index (CRI), it was verified that the Eu2O3-AgNO3-co-doped CaBAl glasses have promising characteristics for application in devices emitting white light and the choice of composition, as well as the conditions of thermal treatments can work as tools for tuning the color of emission. |